CN1084248A - 梭子发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在机体内无活塞，曲轴、连杆 的梭子式四行程内燃发动机。梭子的功能尤如活塞 式发动机的活塞，梭子在机体内作二次往复运动完成 四个行程工作时，梭子的两端可作功两次。

本发明具有活塞式四行程发动机的油耗低和活 塞式二行程发动机及转子发动机的机体小、重量轻的 双重优点。与活塞式发动机相比，活塞式发动机的功 的利用率只有大约70％，而梭子发动机则可达95％ 以上。

Description

本发明涉及一种在机体内无活塞、曲轴、连杆的梭子发动机。梭子者、（作用与活塞相同）是织布机上的一个构件，它在作往复运动时完成其工作。本发明之机体内亦有此可作往复运动又可两端作功的构件，因此命名梭子发动机。

现有的内燃发动机多为活塞式曲轴连杆发动机。（转子发动机、燃气轮机除外）四行程机有体大、结构复杂、转速低、油耗低的优缺点，二行程机有机体小、结构简单、转速高、油耗高的优缺点。它们的致使弱点是功的利用率（非热功、下同）只有约70%转子发动机更远远低于70%。

本发明的目的是使内燃发动机具有四行程机的油耗低，具有二行程机和转子发动机的机体小和重量轻的双重优点，最终把功的利用率提高至95%以上。

本发明如何实现上述目的呢？现根据附图对其结构和工作原理进行说明：

图1是现有活塞式内燃发动机的功的利用率只有大约70%的分析图。

图2是本发明之梭子发动机的结构（非全部）示意图。

参照图1、对现有活塞式内燃发动机的功的利用率只有约70%进行说明。A点至F点是活塞处于上下死点时和连杆同时垂直于曲柄梢和曲轴中心时的瞬间位置。因点火燃油气爆发，活塞下行开始作功。爆发开始的瞬间，因活塞、连杆、曲柄梢均垂直于曲轴中心，依据杠杆原理，所施之功等于零。因曲轴的转动，当活塞继续下行时，曲柄梢由A点之O°向E点之90°转动直至B点的90°时，曲柄梢至曲轴中心在水平展开长度方面达到最大值，也就是功的利用率达到了100%的最大值。当活塞继续下行，曲柄梢由B点的90°直至E点的180°止，功的利用率也同时由B点的100%下降到E点的等于零为止而结束爆发作功行程。设F点至B点为曲轴中心至曲柄梢的水平展开长度为十个梯度，A点右方水平方向的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10为十个梯度的横坐标。同样的杠杆原理，1下方的10为功的利用率是10%，2下方的20为功的利用率是20%，依次类推，直至10下方的100为功利用率100%。这时从图1不难看出，曲柄梢在由A点之0°至B点之90°再至E点之180°的半周作功过程中，功的利用率也是处于变化过程的。很明显，就功的利用率而言可以分出高功区和低功区。A点之0°至C点之45°的夹角内和D点之135°至E点之180°夹角内为低功区，C点之45°至D点135°的夹角内为高功区。低功区和高功区各占一半，它们的分界点在C点和D点，C点和D点正处于横坐标的第七梯度上，这就足以说明，现有活塞式内燃发动机功的利用率约在70%是无疑的了。那么其余30%的功那里去了呢？是内耗了，内耗在切断曲轴方面去了，（只是末切断而已），内耗在机座上去了。

本发明之梭子发动机的结构介于活塞式发动机和转子式发动机之间，集两种机型优点于一身。它可在爆发行程作功时，其受力点保持在一个有利的固定点。如图1中描述的就水平展开长度而言的第十梯度附近之点，最终把功的利用率提高到接近100%，即达到95%以上。（对转子发动机的功的利用率分析从略）。

参照图2、对本发明的结构和工作原理进行说明：1是缸体，2是梭子，梭子2由三部分组成，即梭头、梭环、梭身组成。梭头与梭身用梢栓联结。（梢栓与活塞梢相同，也可不同，未在图中绘出）两个梭头尤如活塞式发动机的两个活塞，其上装有两组梭环3，梭环3的功能尤如活塞环。梭子中部为梭身，梭身中部为长园中空型，梭身中部内侧有直形齿条4、5。（直形齿条也可置于两个梭子的梭身联结板上或梭身联体上）梭身中部的长园孔中穿插固定有可转动的主动轴17，其中部装有间隔齿轮6，其一个端部装有飞轮。（飞轮未在图中绘出）间隔齿轮6在转动过程中可交替的与直形齿条4、5咬合并产生互相推动作用。在缸体1的a、b两端的缸头上装有进气阀7、8和排气阀9、10，火花塞11、12，设有进气口13、14和排气口15、16。机型采用多梭制，即二梭型、四梭型等;采用联梭型，即二梭联结型、四梭联结型等。（联结方式有联结板联结或多个梭身正体制造联结）。

本发明之工作过程和工作原理如下：当主动轴17顺时针转动时，其中部的间隔齿轮6也随着转动，同时与梭身2上的齿条4咬合起来并推动梭子2于缸体1内由a端向b端运动。运动开始时，a端进气阀7打开，进气开始，运动结束时，进气阀关闭，结束进气行程。对于梭子2的a端梭头来说，运动开始的位置为上死点，运动结束的位置为下死点。对于梭子2的b端梭头来说，运动开始的位置为下死点，结束的位置为上死点。因主动轴17的连续转动，间隔齿轮6与直形齿条4脱离并同时与间隔齿条5咬合起来，推动齿条5使梭子2从b端返回a端，在正个返回过程中，a端的进排气阀7、9均处于关闭状态直至间隔齿轮6与直形齿条5脱离为止，梭子2停止运动而结束压缩行程。在压缩行程结束时，火花塞正时点火，爆发作功行程开始。因梭子2急剧由a端向b端推进，并同时因主动轴17上的间隔齿轮6的转动也同时与直型齿条4咬合起来迅速使主动轴17转动起来，直至间隔齿轮6与直形齿条4脱离接触和梭子2停止运动为止结束爆发行程。最后又因间隔齿轮6的连续转动，间隔齿轮6又与直形齿条5咬合起来并推动梭子2从b端返回a端，与此同时，a端缸头上的排气阀9打开而开始排气，直至梭子2停运动和间隔齿轮6与直形齿条5脱离接触，排气阀9关闭，结束排气行程。在上述梭子2在a端完成的四个完正行程的同时，梭子2在b端也同时完成了四个完正的行程，只是完成的先后顺续和时间不同而已。在上述的主动轴17转动两周的同时，梭子2在缸体1内的a  b两端分别完成了两个四行程，其中a  b两端各发生爆发作功一次。这就是说明，本发明与普通活塞式四行程发动机相比，主动轴与曲轴同样转动两周，本发明之梭子发动机比活塞式四行程发动机有一梭等于二缸，二梭等于四缸，四梭等于八缸和机体大幅度变小的特点了。

在上述的梭子2在缸体1内由a端因爆发向b端快速推进的同时，因b端处于压缩行程，随着b端压力的提高，梭子2产生的惯性冲击破坏力被b端的压力所缓冲，也随着b端的点火爆发迫使梭子2快速向a端返回。在b端发生爆发，梭子2快速向a端冲击时，其惯性力很大，而此时a端处于排气行程，a端的排气行程对于梭子2的惯性冲击来说，没有一点缓冲阻尼作用，这样梭子2就有撞向a端缸头的可能，间隔齿轮6和直形齿条4，5都要被冲击破坏。为了防止上述问题的发生，本发明之梭子发动机采用二梭联结的结构。就是一台梭子发动机最少要采用二梭制。四梭发动机也必须每二梭或四梭联结为一体，六梭或八梭机亦然。当二梭机的二梭联结之后在任何一个行程中，因二梭是一个联结体，则二梭的四个梭头同时分别发生着吸、压、爆、排的其中一个行程。这样，第一梭在a端爆发后，联梭体将背负着吸、压、排三个阻力作用向b端运动，它的惯性冲击力也缓和多了，及至到了b端，因第一梭在b端的爆发，联梭体就向a端返回，到了a端，因a端第二梭的爆发，联梭体又向b端返回，到了b端，又因b端第二梭的爆发，又使联梭体向a端返回。这样，联梭体往返不止，主动轴顺畅转动不止，发动机顺畅工作不止。

为了本发明的顺利实施：应说明如下：因本说明书和说明书附图是以汽油机叙述和表达的，当是柴油机时，其叙述和表达会有所不同，是柴油机时，火花塞变成喷油咀，配电系统变成高压油泵，定柴油机压缩比就行了。为了叙述的方便起见，文中对配气和点火正时问题省略了。又因配气系统、配电系统、冷却系统、供油系统、润滑系统、起动系统均为附加装置，其方式灵活多样，文中、图中不能面面具到了。

Claims (4)

1、一台在机体内无活塞、曲轴、连杆的四行程内燃发动机。取活塞、连杆而代之的是梭子2，取曲轴而代之的是直形主动轴17，其特征是：梭子2有两个梭头一个梭身，梭头和梭身用梢栓连结，梭头上装有两组功能尤如活塞环的环状梭环，梭身上或两个梭身的联结板上或两个梭身的联铸体上装置有直形齿条4、5。直形齿条4、5可与间隔齿轮6交替咬合并产生互相推动作用。间隔齿轮6设置于主动轴17的中部相应处。在其运转过程中、主动轴17运转两周，一个梭子往复两次并在其a、b两端可分别完成两个完正的四行程工作和爆发作功两次。

2、根据权力要求1所述的发动机，其特征是：它必须采用多梭型制即二梭型、四梭型等等。也必须采用多梭联结型制，即用联结板把两个梭子或四个梭子的梭身联结起来，或几个梭身联铸为一体。梭子联结体在缸体1内作往复运动的每一个行程中，梭子联结体的a、b两端，同时发生着吸、压、爆、排的四个工作行程。

3、根据权力要求1、2所述的发动机，其特征是：在缸体1的a、b两端分别装有进气阀7、8和排气阀9、10。

4、根据权力要求1、2、3所述的发动机，其特征是：它既可以是汽油机，又可以是柴油机。所不同的是，是汽油机时，配电系统供电，火花塞点火，定汽油机压缩比即可。是柴油机时，喷油咀喷油，高压油泵供油，定柴油机压缩比就行了。

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